Mustan aukon ympärillä on hurja meno. Kaasupilvet ja tähdet syöksyvät aukon sisään. Painovoima on siellä niin valtava, että edes valo ei pääse loistamaan sieltä.
Mustan aukon ruokahalulla on kuitenkin rajansa. Ennen pitkää se ei pysty enää imemään uutta ainetta, koska se ei pysty puristamaan sitä kokoon.
Niinpä musta aukko muuttuu valkoiseksi aukoksi, joka sylkee kaiken aineensa avaruuteen valtavalla voimalla.
Valkoinen aukko on mustan aukon vastakohta: kun musta aukko imee aineen eikä mikään aine pääse sieltä ulos, mikään aine ei pääse valkoisen tähden sisään, koska purkautuvan aineen paine on niin kova.
Näin kuuluu uusi teoria valkoisista aukoista. Teoriaa päästään testaamaan, kun kanadalainen CHIME-radioteleskooppi valmistuu loppuvuodesta.
CHIMElla on tarkoitus analysoida radiosäteilypurkauksia, jotka voivat olla peräisin valkoisista aukoista. Jos valkoisia aukkoja on olemassa, käsitykset maailmankaikkeudesta menevät uusiksi.
Musta aukko imee kaiken itseensä
Musta aukko imee sisäänsä kaiken pölyn, kaasun ja muun aineen ympäriltään. Suhteellisuusteorian mukaan aine puristuu mustassa aukossa äärettömän pieneksi pisteeksi. Kvanttisilmukkateorian mukaan pisteen pienuudella on rajansa.
Aine puristuu kvanttisilmukaksi
Kvanttisilmukkateorian mukaan aika-avaruus koostuu yhteen lomittuneista silmukoista. Mustassa aukossa aine puristuu, kunnes se on vain yhden tällaisen silmukan kokoinen. Sen jälkeen aineessa syntyy kova ulospäin suuntautuva paine. Silloin musta aukko ei enää voi imeä lisää ainetta.
Valkoinen aukko sylkee ainetta
Kun pienuuden raja on tullut vastaan, musta aukko muuttuu valkoiseksi ja kokoon puristunut aine alkaa taas laajeta ja levitä ympäröivään avaruuteen. Mustasta aukosta aine ei pääse ulos. Valkoiseen aukkoon taas mikään aine ei pääse sisään.
Avaruuden rengashaarniska
Mustat aukot toi tähtitieteeseen Albert Einsteinin yleinen suhteellisuusteoria, joka kuvaa, miten painovoima saa avaruuden kaareutumaan. Massa kaareuttaa aika-avaruutta, ja massat vetävät muita massoja puoleensa.
Mitä suurempi massa on, sitä voimakkaammin avaruus sen ympärillä kaareutuu. Mustat aukot ovat niin massiivisia, että ne imevät kaiken ympäriltään.
Mustien aukkojen olemassaolo on todistettu astronomisilla havainnoilla. Valkoisia aukkoja ei ole havaittu suoraan, mutta niin sanotun silmukkakvanttipainovoimateorian mukaan niitä on olemassa.
Teoria pyrkii yhdistämään Einsteinin suhteellisuusteorian ja kvanttimekaniikan, joka kuvaa atomien pienimpiä osia.
Kvanttimekaniikan mukaan avaruus on samanlainen kaikkialla, mutta suhteellisuusteorian mukaan avaruus muuttuu, kun isot massat, kuten mustat aukot, muuttavat avaruuden kaareutumista.
Silmukkakvanttiteoria ratkaisee ongelman niin, että sen mukaan aika-avaruus voidaan jakaa pienimpiin osasiinsa, silmukoihin, samalla tavalla kuin kvanttimekaniikka jakaa atomit pienimpiin osasiinsa.
Silmukat, joista aika-avaruus koostuu, ovat lomittuneet toisiinsa kuin metallisilmukat keskiaikaisessa rengashaarniskassa. Teorian mukaan nämä silmukat ovat maailmankaikkeuden pienin yksikkö.
Klassisen mustia aukkoja kuvaavan teorian mukaan niissä aine puristuu äärettömän pieneen pisteeseen. Silmukkakvanttiteorian mukaan aine ei voi puristua aika-avaruuden silmukkaa pienemmäksi.
Kun se raja saavutetaan, syntyy valtava ulospäin suuntautuva paine, joka pakottaa mustan aukon muuttumaan valkoiseksi ja sylkemään aineensa takaisin avaruuteen.
Radioaaltoja valkoisesta aukosta
Kymmenen viime vuoden aikana tähtitieteilijät ovat bonganneet avaruudesta yli 60 selittämätöntä radiosäteilypurkausta.
Niiden lähteet näyttävät olevan suhteellisen pieniä – jopa alle kymmenen kilometrin levyisiä – vaikka niistä säteilee mikrosekunnissa enemmän energiaa kuin Auringosta monessa kymmenessä vuodessa.
Radiosäteily voi olla merkki valkoisista aukoista. Nykyiset suuret mustat aukot tarvitsevat vielä aikaa valkaistuakseen, mutta ne pienet mustat aukot, jotka syntyivät heti alkuräjähdyksen jälkeen, voisivat olla juuri oikean ikäisiä.
Teorian mukaan syntymässä olevat valkoiset aukot lähettävät radioaaltosykäyksiä. Osa tutkijoista uskookin, että selitys noille 60 radiosäteilypurkaukselle on se, että maailmankaikkeuden vanhimmat mustat aukot ovat muuttumassa valkoisiksi.
Radiosäteilyn aallonpituus voi paljastaa, onko säteily peräisin valkoisista aukoista vai muista, tunnetuista lähteistä.
Kun pieni, pian alkuräjähdyksen jälkeen syntynyt musta aukko muuttuu valkoiseksi, syntyy lyhytaaltoista radiosäteilyä. Nämä aukot ovat kuitenkin niin kaukana Maasta, koska avaruus on niiden olemassaolon aikana laajentunut valtavasti, että aallot ovat pidentyneet selvästi, kun ne tulevat Maahan.
Isot mustat aukot elävät pidempään kuin pienimmät, ja kun ne muuttuvat valkoisiksi, niistä vapautuu pitkäaaltoisempaa säteilyä kuin pienistä mustista aukoista.
Koska isot mustat aukot ovat lähempänä Maata kuin pienet, niiden säteilyn aallonpituus ei veny yhtä paljon kuin kaukaisempien, pienten mustien aukkojen.
Silmukkakvanttiteorian perustajiin kuuluvan italialaisen Carlo Rovellin mukaan lopputulos on se, että kaukaisten ja meitä lähempänä olevien valkoisten aukkojen säteilyn aallonpituus on lähes sama.
CHIME-teleskooppi alkaa havainnoida radiosäteilysykäyksiä, jotka voivat olla peräisin valkoisista aukoista.
Kaikki syntyy aina uudestaan?
Kanadalainen CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) havainnoi radioaaltoja neljällä satametrisellä antennilla. Ne kattavat tähtitaivaasta 200 neliöastetta.
Se on tuhat kertaa niin iso ala kuin täysikuu ja suurempi kuin yhdenkään nykyisen teleskoopin kattama alue.
Tutkijat odottavatkin näkevänsä tuhansia radiosäteilypurkauksia, joiden aallonpituuksia ja etäisyyksiä voidaan vertailla keskenään.
Jos valkoisia aukkoja löytyy, pitää kaiken alku selittää uudestaan. Nykykäsityksen mukaan kaikki sai alkunsa alkuräjähdyksestä.
Osa tutkijoista on sitä mieltä, että maailmankaikkeus syntyy ja kuolee yhä uudestaan. Laajennuttuaan aikansa avaruus alkaa kutistua, kunnes jäljellä on vain massiivinen musta aukko.
Silmukkakvanttiteorian mukaan tämä musta aukko muuttuu lopulta valkoiseksi aukoksi, joka sylkee kaiken aineen taas ulos ja synnyttää uuden maailmankaikkeuden.